基于WI-FI实时定位技术化工厂人机定位系统

冶金厂10kt/a羰基镍生产线工程人机定位系统2011年9月5日

PAGEPAGE15目录1 项目概述 11.1 Wi-Fi无线网络技术的介绍 11.2 基于Wi-Fi无线网络技术的10kt/a羰基镍生产线工程人机定位系统构成 22 10kt/a羰基镍生产线工程人机定位系统 42.1 现场工作人员实时定位监管的需求概述 42.1.1 现场工作人员实时定位监管的背景 42.1.2 Wi-Fi实时定位系统在羰基镍人员安全实时定位监管应用的可行性 42.2 羰基镍厂人员安全实时定位监管的设计思路 52.2.1 方案设计理念 52.2.2 设计原则 52.2.3 方案特点 62.2.4 安装与设计规范 72.3 10kt/a羰基镍生产线工程人机定位系统设计 82.3.1 10kt/a羰基镍生产线工程人机定位系统的组成 82.3.2 系统的拓扑结构 92.3.3 定位系统的主要结构 92.3.4 定位系统的主要功能 113 系统功能及特点 123.1 系统功能 123.1.1 实时人员动态显示 123.1.2 丰富的人员考勤能力 123.1.3 信息多点共享 123.1.4 地图搜索功能 123.1.5 安全区域等级报警功能 123.1.6 紧急事故报警处理 133.1.7 灾后急救信息 133.1.8 工作区域人员身份判别和逐一对应功能 133.2 系统性能特点 133.2.1 强大的系统处理能力 133.2.2 卓越的识别性能 133.2.3 现场优势 143.2.4 电气特性 144 方案实施 154.1 网络部署设计 154.2 网络安装 154.3 实施计划 154.3.1 实施说明 154.3.2 施工进度安排 155 10kt/a羰基镍生产线工程人机定位系统项目 16项目概述如何对现场工作人员每天的工作轨迹做到实时监控，事故发生后，如何准确判定生产作业人员的受困位置、遇险人员撤退路线以及及时准确地制定救援方案，这不但对事故的救援还是事前防控都是一个非常迫切要解决的问题。基于Wi-Fi无线技术的羰基镍人员安全定位综合解决方案就是直接针对以上问题而量身定做的。Wi-Fi无线网络技术的介绍WirelessFidelity(Wi-Fi)，是无线保真技术。该技术使用的免费的2.4GHz附近的频段，其目前可使用的标准有三个，分别是IEEE802.11a和IEEE802.11b/g。该技术由于有着自身的优点，因此受到厂商的青睐。其中IEEE802.11b无线网络规范最高带宽为11Mbps，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可调整为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps，带宽的自动调整，有效地保障了网络的稳定性和可靠性。IEEE802.11g无线网络规范最高带宽为54Mbps，而且可以与IEEE802.11b兼容。其主要特性为：速度快，可靠性高，在开放性区域，通讯距离可达300米，在封闭性区域，通讯距离为100米，方便与现有的有线以太网络整合，组网的成本更低。Wi-Fi技术突出的优势在于：

其一，无线电波的覆盖范围广，而Wi-Fi的覆盖距离室内可达100米，室外可达300米。其二，传输速度非常快，可以达到11mbps～54mbps，符合个人和社会信息化的需求。其三，不用耗费资金来进行网络布线接入，从而节省了大量的成本。Wi-Fi是由接入点本安型ⅡC防爆AP(AccessPoint)和无线网卡组成的无线网络。本安型ⅡC防爆AP一般称为网络桥接器或接入点，它是当作传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁，因此任何一台装有无线网卡的PC均可透过本安型ⅡC防爆AP去分享有线局域网络甚至广域网络的资源,其工作原理相当于一个内置无线发射器的HUB或者是路由，而无线网卡则是负责接收由本安型ⅡC防爆AP所发射信号的CLIENT端设备。其四，健康安全，IEEE802.11规定的发射功率不可超过100毫瓦，实际发射功率约60~70毫瓦，这是一个什么样的概念呢？手机的发射功率约200毫瓦至1瓦间，手持式对讲机高达5瓦，而且无线网络使用方式并非像手机直接接触人体，应该是绝对安全的。

其五，简单的组建方法

，一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡及一台本安型ⅡC防爆AP，如此便能以无线的模式，配合既有的有线架构来分享网络资源，架设费用和复杂程序远远低于传统的有线网络。基于Wi-Fi无线网络技术的10kt/a羰基镍生产线工程人机定位系统构成目前我们开发的“基于Wi-Fi无线技术的10kt/a羰基镍生产线工程人机定位系统的”的组成包含以下几个子系统：1、人员、车辆的实时精确定位系统和考勤系统；2、厂区防爆重点区域人员监控系统；3、现场工作人员安全报警（主动报警与被动报警）；4、紧急事故处理系统；5、Wi-Fi无线视频监控系统；所以子系统均由一套综合管理监控软件，在中心控制台进行实时监控，并具有远程登录监控功能。010100101001010010100101001010010100101001010010100101001010010100101001010010100101001010010100101001010精确定位（车辆、人员、工具）综控台通过无线通讯接口维护、监控各种本安型ⅡC防爆AP定位终端。提供带宽达到54Mbps的无线数据、语音、视频业务，具有极好的业务扩展性，满足未来数字化矿区的需求。现场人员安全报警紧急事故处理防爆重点区域人员监控综合控制台远程监控无线视频监控基于WiFi的人员安全定位管理系统构成10kt/a羰基镍生产线工程人机定位系统现场工作人员实时定位监管的需求概述现场工作人员实时定位监管的背景如何加强安全生产的防范措施，如何正确处理安全与生产、安全与效益的关系，如何准确、实时、快速履行化工业安全监测职能，保证抢险救灾、安全救护的高效运作，摆到了国家各级主管部门和领导的面前。同时如何改变目前化工业企业对现场工作人员、资产落后的管理模式，如何实现管理的现代化、信息化也成为所有化工业企业关心的问题。因此集合先进科技手段和一线化工业安全生产需求开发面向化工业资产和现场人员的安全监管系统，建立一整套完备的具有智能监控管理、报警、现场人员的实时定位、追踪等功能的化工业实时监管系统，必将大幅度的提升化工业工作的安全性和管理效率,

降低安全隐患、减少安全事故的发生，同时还可以与现有的系统有效的集成并进行多方面扩展功能,完善整个监控管理系统的功能，有效地增强系统的安全性，真正意义上实现现场工作人员的实时安全监控，将为化工业企业的安全生产和经营管理上台阶、上水平带来了新的契机。Wi-Fi实时定位系统在羰基镍人员安全实时定位监管应用的可行性实时定位系统英文是RealTimeLocatingSystem,简称RTLS。RTLS主要采用无线射频、超声波、红外等技术对物体进行定位。无线局域网实时定位系统（Wi-FiRTLS）利用标准的IEEE802.11无线局域网在室内或室外局部范围内实现跟踪识别以及类似GPS的定位功能。Wi-FiRTLS系统的市场很广泛，涉及物流、仓储、零售、制造、学校、医院、政府、军队、交通等几乎各个领域。目前，Wi-FiRTLS技术也逐渐被应用在化工业上用来对人员和资产进行实时定位管理。Wi-FiRTLS10kt/a羰基镍生产线工程人机定位系统结合了Wi-Fi、无线传感器网络等多种技术，面向一线化工业安全生产需求，实现了基于电子地图的化工业现场人员实时定位和监管。该系统无须重新搭建其他网络或设施，在企业原有无线局域网基础上即能快速部署安装，为化工业企业提供一套完备的人员安全追踪定位解决方案。主要功能包括：羰基镍厂区电子地图浏览、区域人数分析、基站区域人员报表、地图报警、人员定位、人员实时轨迹监控、人员历史轨迹回放等功能，为化工业的安全生产提供了及时有效的现场人员定位和监控功能，并提供了人员逃生的最佳路径分析，以信息化手段提高了化工业的安全生产能力。目前应用Wi-FiRTLS技术的10kt/a羰基镍生产线工程人机定位系统在国外的一些化工业都得到了很好的应用，大大提高了化工业现场作业的安全环境，并且极大程度地降低管理成本。Wi-FiRTLS10kt/a羰基镍生产线工程人机定位系统为每个现场作业人员佩戴一块本安型ⅡC防爆定位标签，在安装10kt/a羰基镍生产线工程人机定位系统管理软件后，管理人员在电脑前就可以看到每个现场人员活动的区域1、可以实时定位跟踪现场人员，便于显示、查询人员情况，如：任一时间现场或某个地点究竟有多少人，这些人都是谁？每个人在现场任一段时间的活动轨迹；查询一个或多个人员现在的实际位置，方便调度中心可快速正确的电话联系该人员；2、显示现场人员每时每刻在厂区的实时动态分布，根据现场的实际地理情况制作相应的动态图，使现场情况生动形象一目了然；3、一旦发生各类事故，立即能查出有多少人遇险，遇险人员在哪里？他们是谁？同时本安型ⅡC防爆定位标签特有的报警功能，能够在发生紧急情况时，迅速报警并显示紧急情况位置，最大限度地保障现场人员的人身安全。4、当工作人员在静止状态下超过系统所录入的安全静止时间或通讯异常时，中控中心系统平台将会自动报警，后台软件中心将会自己记录，并可打印出详细报表描述羰基镍厂人员安全实时定位监管的设计思路方案设计理念化工业的主体是现场工作人员，化工业管理的核心是人，安全管理关键在人，现场人员的安全是首要保障的因素。利用先进的10kt/a羰基镍生产线工程人机定位系统，可以有效地加强对现场施工人员的安全管理，实时定位现场人员，直观及时地反映化工业的现场情况、人员状况，提高羰基镍人员安全保障的力度及效率，是羰基镍人员安全监控管理的有力工具。设计原则整个系统方案的设计贯穿以下原则：先进性整个系统选型，软硬件设备的配置均应符合高新技术的潮流，采用全世界最新的Wi-FiRTLS技术，利用Wi-Fi网络环境，无需购买额外的网络设施，做到与现有Wi-Fi网络环境完美结合，现场定位精确至5米，领先同类产品。稳定性网络的稳定性对系统的可用性和使用率来说至关重要，特别在矿现场复杂环境中有很多因素都会影响无线网络的稳定性，如天线位置和朝向、本安型ⅡC防爆AP功率、温度湿度、信号干扰等，由我方经验丰富的施工团队来实施部署，为网络高可用性提供有力保障。软件方面，系统基于稳定、安全、保密的大型数据库，具有良好的数据共享，实时故障修复，实时备份等完善的管理体系。确保系统长期稳定高效提供7*24不间断服务。开放性各系统均为相对开放的系统，不同产品间具有标准接口，并提供多种通讯标准协议，便于第三方设备的接入。网络设备选型遵从国际、国内标准，使网络具有开放性和兼容性，本方案所选用的产品均能够与当前网络设备兼容或提供相应接口。安全性系统支持多种WEP、WPA2等加密方式，为系统提供安全解决方案。低成本系统可以充分利用现有Wi-Fi网络环境，无须再重新搭建其他网络或设施，安装方便简单，极大降低了成本，减少用户初始投资。可管理性具有良好的可管理性，这点对无线网络来说尤其重要，因为无线网络设备架设在矿现场，人员不方便到达的地方。对此系统远程管理、远程升级、准确判断故障等功能能够使网络管理人员能方便及时地掌握诸如网络性能统计、网络故障等信息，能简便地对网络进行统一配置和调整，确保网络工作在良好状态。可扩展性系统采用面向对象和模块化的开发技术，严格履行模块化结构方式，方便系统功能扩充、运行设备的替换、维护，确保系统的高效可靠运行。可随时根据需要扩充具有其它功能的软硬件模块，具有良好的可扩展性。易操作性系统的易操作和易维护是保证非计算机专业人员使用好一个系统的条件，我们的方案集中了已有的丰富的网络设计、施工经验，以及在数字化图像、语音和数据综合传输领域强大的产品优势，实现所需的设计需求，系统操作简单，易操作，易维护。方案特点基于Wi-Fi的人员实时定位监管解决方案主要基于无线局域网实时定位系统（Wi-FiRTLS），根据羰基镍厂实际定位需求，采用国际先进的具有自有知识产权的技术，通过Wi-Fi网络解决矿井内部的人员监控和定位问题，对现场各种资源进行有效控制和跟踪。銮焱无线局域网实时定位系统能够及时、准确的将现场各个区域人员及设备的动态情况反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握现场人员的位置和运动轨迹，以便于进行更加合理的调度和监控管理。当事故发生时，救援人员也可根据銮焱定位系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。羰基镍人员安全实时定位监管解决方案特点：基于标准的无线局域网，替代光纤和专线，无须再重新搭建其他网络或设施，节省大量的网络建设费用，减少用户初始设备投资；无线局域网非常普及，容易搭建和管理操作；覆盖范围广，室内100米，室外300米甚至更远；无线局域网还可以用于无线上网、语音、视频实时的人员跟踪，可随时查找某个人位置，和在某个时间段内所经过的路径，显示出线路轨迹；所有本安型ⅡC防爆定位标签每隔一定时间向外主动发出信息，确保每个现场人员都处于相应的安全监控区域内，为人员的监管提供最大程度的现代化高效手段；人员报警，可以通过标签上的按钮实时报警；当工作人员在静止状态下超过系统所录入的安全静止时间或通讯异常时，中控中心系统平台将会自动报警，后台软件中心将会自己记录，并可打印出详细报表描述；多标签防冲突设计，无线局域网接入点可同时识别对化工业范围中数以百计的本安型ⅡC防爆定位标签，标签之间不会发生冲突而造成遗漏；定位精度高，5米的高精确度定位，准确掌握物体或人员所处位置；超低功耗，可更换电池标签，电池寿命可达到2年以上，且对人体安全、无辐射损害；灵活性强，整个网络系统架构采用模块化结构，某一部分出现故障可以及时更换，不影响其他部件运行；可视化终端平台，以电子地图形式显示人员或物品的位置和移动轨迹，还能显示环境和警报信息，便于环境监测和安全防范。安装与设计规范设备的标准化：所选设备全部符合国际标准、行业标准和国家标准。所涉及的标准主要有：1、技术标准：（1）《IEEE802.11a/b/g协议》（2）《IEEE802.3协议集》（3）《IEEE802.1X标准》（5）《数字微波接力通信工程设计规范》（6）《微波站防雷与接地设计规范》（7）《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）（8）《外壳防护等级（IP代码）》（GB4208-1993）2、行业和国家标准：美国联邦通讯委员会认证（FCC）欧盟安全认证（CE）国家无线电管理委员会认证10kt/a羰基镍生产线工程人机定位系统设计10kt/a羰基镍生产线工程人机定位系统的组成化工业现场人员实时定位监管系统由无线局域网实时定位系统（Wi-FiRTLS）、智能化工业管理软件系统和IP网络系统组成，具体包括本安型ⅡC防爆定位标签(Tags)，无线局域网接入点(AccessPoint),定位服务器软件系统，Wi-Fi网络(Network)，服务器(Server)，工作站计算机(PC)六部分，网络及计算机部分可以共用现有的设备，根据实际情况而定。序号系统内容1智能化工业管理软件系统2无线局域网实时定位系统（Wi-FiRTLS）2.1腰佩（Tags）电子标签2.2定位服务器软件系统2.3无线局域网接入点(本安型ⅡC防爆AP)3IP网络系统3.1网络交换机、网络布线3.2服务器、工作终端备注设备数量和造价要根据矿井人员数量和区域面积详细设计无线局域网实时定位系统（Wi-FiRTLS）由以下三部分组成：本安型ⅡC防爆定位标签（Wi-FiTag）、无线局域网接入点（AccessPoint）、定位服务器（LocatingServer）。无线局域网接入点可以使用任何支持802.11b的产品。系统工作原理：本安型ⅡC防爆定位标签或者无线设备周期性地发出无线信号。接入点接收到信号后，将信号传送给定位服务器。定位服务器根据信号的强弱或信号到达时差判断出标签或无线设备所处位置，并通过电子地图显示其具体位置。无线局域网实时定位系统系统的拓扑结构基于无线局域网实时定位系统（Wi-FiRTLS）的现场工作人员实时定位监管解决方案主要应用结构如下：无线局域网实时定位系统主要由系统由本安型ⅡC防爆定位标签、无线局域网接入点(本安型ⅡC防爆AP)和后端监控管理中心（定位服务器）三部分组成：1）本安型ⅡC防爆定位标签作为无线数据采集模块佩戴在每位工作人员身上或者安装在运煤车上，系统通过对标签的跟踪实现对人员和车辆的跟踪定位。2)本安型ⅡC防爆AP采用2.4GHz频段，支持802.11b/g模式，及时采集标签的信息，传输到后端的监控中心，对现场标签设备进行控制管理。每个本安型ⅡC防爆AP基站在现场有效覆盖范围为100米，对标签的有效精度为5米。3)安装了定位服务器软件系统的监控管理中心，主要实现实时数据分析处理。分析管理标签数据，通过控制中心的电子地图监视并及时显示各现场标签的位置，数据可同时存入存储数据库，监控人员可以通过计算机访问存储服务器查询人员位置。定位系统的主要结构系统的功能架构我们采用基于B/S（Browser/Server，浏览器/服务器模式）的三层架构。定位服务器实时对标签数据进行分析汇总，并存入数据库供调用，定位服务器是整个系统运作的基石。通过合理优秀的系统架构，系统具有很多优势特性：1) 自动监测：系统可对持卡员工上下班记录进行时时监测自动统计;2) GIS图形显示:系统可根据羰基镍厂厂区、通道、厂房等实际情况绘制厂区图，并在该图上能够实时动态的显示当班人员活动模拟轨迹，直观显示所有设备的通讯状况。当工作人员在静止状态下超过系统所录入的安全静止时间或通讯异常时，中控中心系统平台将会自动报警，后台软件中心将会自己记录，并可打印出详细报表描述;3) 紧急求助及主动通知：工作人员发生中毒或其它危险时可按动自身的无线收发机5秒，中控中心会立即弹出求助人员信息及具体位置，并发出报警音。中控中心发现安全隐患时，可对于安全隐患的不同级别发出针对一位员工或整个区域内所有员工的危险报警通知，所有报警通知，系统都将会自动记录，并提供查询打印功能;4) 系统管理：系统可根据不同的职位、车间、工种等提供不同的标识、模拟图形或颜色、实时显示各类人员状况及分布情况，并能动态显示人员当班的活动模拟轨迹;5) 人员追踪：对于实时定位人员可查询当前、上班途经地点、时间、及各位置的滞留时间，并可对其运行轨迹在厂区分布图上进行形象直观的回放；6) 紧急事件处理：当有紧急事件或事故时，管理指挥中心能与应急预案联动，根据厂区图显示相应事故应急预案，显示避灾路线；能够快速查询厂区全部人员分部位置及状态，准确定位危险区域人员位置，及个人信息。系统可输出人员搜救路线图、系统总平面图。定位系统的主要功能(1)、用户管理：用户信息录入，权限设置。采用部门委派管理形式，建立树形管理体系，对用户的操作请求进行权限认证。当用户请求的操作具备相应操作权限时，此用户才可以进行相应的操作，同时将本操作记录到操作日志中，当用户请求的操作不具备相应操作权限时，此用户无法进行相应操作。(2)、标签信息维护：标签佩戴人员信息管理、包括照片，所属部门、考勤班次、工作区域、健康状况等。(3)、人员管理：人员定位，实时的显示工作区域和工作状态（运动或静止）。实现人员合理调度。(4)、监控区域管理：对监控地点、地图等信息的编辑，包括新建、修改、删除。(5)、绩效考勤：统计入厂时间，出厂时间，生成统计报表，自动汇总考勤数据。(6)、人员轨迹监控：实时记录移动轨迹，在化工业现场巷道发生情况时，可用于通知现场工人工作路线和安全逃生路线分析。(8)、查询统计：相关操作日志、报警日志的维护与查询。对整个网络监控系统的信息进行统一处理，其中包括信息的设置、信息的记录、信息的转发及信息的查询。(9)、系统管理：系统维护、日志查询、数据导入、数据导出、数据备份、数据上传。系统功能及特点系统功能实时人员动态显示任一时间查询并显示某个地点的人数、分布情况及身份。查询一个或多个人员现在的厂区内的实际位置、活动轨迹。记录有关人员在任一地点的到/离时间和总工作时间等一系列信息，可以督促和落实重要巡查人员是否按时、到点的进行实地查看，或进行各项数据的检测和处理，从根本上尽量杜绝因人为因素而造成的相关事故。丰富的人员考勤能力可对出入厂区或车间厂房的人员进行统计，实现人员考勤记录，建立并打印人员出入车间厂房的各种信息报表（如：工作时间报表、出勤月报表、加班报表、缺勤报表等等），方便管理人员的查询与管理。信息多点共享系统中心站及网络终端可以局域网方式联网运行，使网上所有终端在使用权限范围内实现信息多点共享，供各部门及领导同时在不同地点共享监测信息、系统综合分析信息、查询各类数据报表。地图搜索功能全厂区地图区域定制，实时管理各区域现场工作人员。安全区域等级报警功能根据现在施工环境、防爆区域等级、有毒气体类别等制定安全区域等级，如果有非授权人员进入，实时声音报警，并显示进入禁区的人数及身份。紧急事故报警处理现场施工人员一旦发生紧急事故，